Kechang Niu, Université Nanjing en Chine, discute de son article: La perte d’espèces végétales réduit les microbes de sol rares grâce à des effets de diversité amplifiés par des interactions multitrophiques
Arrière-plan
Une des principales raisons de l’épanouissement de la vie sur Terre est que divers groupes d’organismes prospèrent mutuellement dans des environnements changeants. Cependant, des preuves croissantes montrent que nous souffrons de la sixième grande extinction de la biodiversité de la Terre, probablement en raison de la domination humaine. Les écologistes ont bien illustré que la diversité des espèces végétales favorise diverses fonctions écosystémiques à travers l’effet de sélection (masse) des espèces dominantes et les effets complémentaires de divers membres dans les communautés végétales assemblées artificiellement. Cela suggère une baisse potentielle des fonctions des écosystèmes à mesure que la diversité des plantes diminue.
Pourtant, si la perte de diversité des plantes dans les communautés naturelles érode finalement les fonctions écosystèmes de la manière prédite par les études expérimentales reste incertaine. Par exemple, les études qui éliminent directement les espèces clés ou les groupes fonctionnels soulignent souvent la signification de l’identité fonctionnelle des espèces plutôt que la richesse des espèces, en particulier pour les espèces rares. Bien que rares en abondance, ces espèces constituent une grande partie de la communauté et peuvent jouer un rôle essential dans le maintien de la stabilité communautaire et de la résistance fonctionnelle. De plus, les études antérieures se sont principalement concentrées sur la relation entre la diversité des plantes et la productivité, tandis que peu de choses sont connues sur la façon dont la multifonctionnalité écosystémique est régulée par la biodiversité invisible sous terre.
Hypothèses
Nous avons mené une expérience de 12 ans dans une prairie alpine riche en espèces sur le plateau tibétain oriental pour fournir une évaluation robuste des conséquences et de la signification de la perte de diversité des plantes sur la biodiversité – à la fois au-dessus du sol et au-dessous – et à la multifonction sur les écosystèmes. La conception expérimentale a considéré non seulement les préoccupations classiques concernant l’significance de la richesse des espèces pour la fonction de l’écosystème, mais aussi des views différentes sur la perte d’espèces: (i) la perte fonctionnelle basée sur les stratégies RSE de la crasse, c’est-à-dire par l’élimination des légumineuses, des herbes et des espèces FORBS; et (ii) la perte écologique selon les théories de l’assemblage communautaire, c’est-à-dire par l’élimination des espèces végétales dominantes, communes et rares.
Nous avons émis l’hypothèse que l’effet de masse de la perte d’espèces végétales sur la biodiversité du sol et les fonctions écosystémiques serait plus vital dans les premières années de l’expérience, tandis que l’effet de diversité se renforcerait au fil du temps. Par exemple, la baisse du carbone du sol et des nutriments après la perte de biomasse due à l’élimination des espèces dominantes réduirait initialement l’abondance de tous les organismes du sol. Cependant, au fil du temps, l’effet de diversité deviendrait plus prononcé, automobile la perte de nombreuses espèces végétales rares entraînerait une réduction des ressources uniques essentielles pour soutenir divers organismes du sol, entraînant finalement la perte de biote de sol rares qui régulent la multifonctionnalité du sol. En outre, nous avons prédit que les changements dans l’abondance et la diversité des organismes du sol après la perte des espèces végétales déclencheraient des changements dans les interactions multitrophiques et les buildings Internet alimentaires, façonnant ainsi la dynamique de la multifonctionnalité du sol.
Conclusions clés
Au cours de l’expérience de 12 ans, nous avons obtenu de nombreux résultats importants qui méritent des rapports, bien que les présenter de manière engageante reste difficile. Par exemple, nous avons constaté que presque toutes les variables mesurées (par exemple, la biomasse) au cours des cinq premières années étaient affectées par l’élimination artificielle des plantes cibles, fournissant des informations limitées pour isoler et distinguer les conséquences fonctionnelles de la perte d’espèces végétales. Après dix ans d’élimination des espèces, la biomasse au-dessus du sol n’a pas diminué de manière significative dans la plupart des parcelles d’élimination comme prévu. Cela était probablement dû à la croissance compensatoire au sein et entre les groupes fonctionnels des plantes, reflétant l’adaptation fonctionnelle des phénotypes végétaux lors de la construction du Internet des aliments du sol. Nous effectuons maintenant une analyse approfondie de ces résultats intrigants mais inexpliqués.
Dans l’article publié, nous nous sommes concentrés sur le rapport remark et pourquoi la perte écologique des membres de la communauté végétale affect la diversité des microbes du sol. En bref, nous avons constaté que la perte d’espèces végétales rares, plutôt que des espèces dominantes ou communes, réduisait la richesse des bactéries du sol et des champignons en diminuant les taxons microbiens rares. Cette baisse de la richesse des microbes rares a été attribuable non seulement à la diminution de la richesse des espèces végétales, c’est-à-dire à l’effet direct de la diversité des plantes, mais aussi aux interactions multitrophiques souterraines. Plus précisément, la baisse des taxons microbiens rares a été associée à une abondance accrue de nématodes fongivoreux et omnivores après l’élimination des espèces végétales rares. La perte de microbes rares a modifié la composition et la dissimilarité des communautés microbiennes du sol, conduisant à des changements dans la construction du Internet alimentaire, des interactions multitrophiques souterraines, et finalement, la multifonctionnalité du sol.
Implications
Implications? Oui, il y en a beaucoup… Au cours de cette expérience à lengthy terme, nous avons rencontré tellement de idées que les résumer concise est difficile. La prise de conscience la plus importante est peut-être qu’en dépit des recherches croissantes sur la perte de biodiversité et ses mécanismes sous-jacents – souvent déduits des communautés assemblées artificiellement, une enquête complète et des modèles complexes – il est encore peu connu sur ses effets réels dans les écosystèmes naturels. Par exemple, la perte d’espèces végétales rares est un moteur clé de la perte de diversité des plantes dans la plupart des scénarios de changement mondial. Pourtant, étonnamment, très peu d’expériences sur le terrain manipulent et évaluent directement les effets de la perte de plantes rares. Ainsi, une implication principale de notre travail est le besoin pressing d’expériences sur le terrain plus approfondies. Malgré la montée en puissance de la science écologique des données, l’écologie nécessite toujours une nouvelle génération de chercheurs pour retourner sur le terrain pour observer, écouter, ressentir et apprendre de la nature. Le travail sur le terrain reste essentiel pour tester les hypothèses, développer des théories et repousser les limites des connaissances écologiques.
En ce qui concerne les implications spécifiques de cette étude, nous avons révélé que la perte de plantes écologiquement rares – c’est-à-dire la richesse réduite des espèces – peut déclencher une dynamique complexe dans la biodiversité des sols et les interactions multitrophiques souterraines, en particulier par la perte de microbes de sol rares. Cette baisse des taxons microbiens rares est principalement entraîné par les pénuries de ressources après la perte d’espèces végétales, conduisant à un processus d’amincissement dans lequel de nombreux individus disparaissent au hasard en raison de la perte de diverses ressources végétales. Ceci est encore exacerbé par une augmentation de l’abondance des nématodes, qui s’have interaction dans une alimentation non sélective. Ainsi, la disparition de minuscules plantes rares peut déclencher une boucle de rétroaction constructive, où la perte d’organismes rares affaiblit la résilience des écosystèmes dans un environnement en évolution. À son tour, cela pourrait finalement éroder la multifonctionnalité des écosystèmes et les écosystèmes des companies fournis à l’humanité.
Être uncommon est fondamental pour la coexistence de divers organismes. Nous commençons tout juste à explorer remark la perte de nœuds rares dans les réseaux écologiques multicouches affect la dynamique communautaire et la multifonctionnalité écosystémique.
